Chagua Lugha

Uwezekano wa Kimwili na Kiuchumi wa Uchimbaji wa Sarafu za Kripto kwa Udhibiti wa Mzunguko: Utafiti wa Kesi ya Texas

Uchambuzi wa kutumia vifaa vya uchimbaji wa sarafu za kripto kwa udhibiti wa mzunguko wa gridi, kuchunguza faida na uwezekano wa kiufundi kwa kutumia data halisi ya ERCOT.
hashpowercoin.org | PDF Size: 0.4 MB
Ukadiriaji: 4.5/5
★ ★ ★ ★ ★
Ukadiriaji Wako
Umekadiria waraka huu tayari
Kifuniko cha Waraka PDF - Uwezekano wa Kimwili na Kiuchumi wa Uchimbaji wa Sarafu za Kripto kwa Udhibiti wa Mzunguko: Utafiti wa Kesi ya Texas
Tazama Waraka PDF Pakua PDF Tafsiri PDF
Nyumbani » Nyaraka » Uwezekano wa Kimwili na Kiuchumi wa Uchimbaji wa Sarafu za Kripto kwa Udhibiti wa Mzunguko: Utafiti wa Kesi ya Texas

1. Utangulizi

Mifumo ya kisasa ya umeme inakabiliwa na changamoto kubwa katika kusawazisha usambazaji na mahitaji kutokana na kuingilia kwa kasi kwa vyanzo vya nishati mbadala vinavyobadilika. Huduma za ziada, hasa udhibiti wa mzunguko, ni muhimu sana kwa kudumisha utulivu wa gridi. Karatasi hii inachunguza chanzo kipya cha kubadilika kwa gridi: vifaa vya uchimbaji wa sarafu za kripto vinavyotumia uthibitisho wa kazi. Vifaa hivi vinawakilisha mojawapo ya mahitaji ya nishati yanayobadilika yanayokua kwa kasi, yakiwa na sifa za uwezo wa ushindani wa kupanda na uwezo wa kurekebisha kwa haraka matumizi yao ya nguvu. Swali kuu la utafiti ni kama vifaa hivi vinaweza kutumika kikamilifu kutoa huduma za udhibiti wa mzunguko, na hivyo kuongeza mapato yao ya uendeshaji wakati huo huo kuunga mkono uaminifu wa gridi. Utafiti huu unazingatia gridi ya Baraza la Uaminifu la Umeme la Texas (ERCOT) kama utafiti wa kesi halisi.

2. Mbinu & Mfumo wa Uchambuzi

Utafiti huu unatumia uchambuzi wa pamoja wa kimwili na kiuchumi kutathmini uwezekano.

2.1. Mfumo wa Kufanya Maamuzi

Mfumo unapendekezwa kuongoza waendeshaji wa vifaa vya uchimbaji katika kuamua mikakati bora ya kushiriki katika masoko ya huduma za ziada, kwa kuzingatia mambo kama vile bei ya umeme, bei ya sarafu za kripto, na bei ya soko la udhibiti.

2.2. Mfano wa Kiuchumi

Faida ya uendeshaji ya kituo cha uchimbaji inapimwa. Mfano huu unazingatia mapato kutoka kwa uchimbaji wa sarafu za kripto (utendakazi wa kiwango cha hash na bei ya sarafu) na mapato kutoka kwa kutoa huduma za udhibiti wa mzunguko, yanayolinganishwa na gharama ya matumizi ya umeme.

2.3. Uwezekano wa Kiufundi

Karatasi hii inatathmini uwezo wa kimwili wa mizigo ya uchimbaji kufuata ishara za udhibiti za haraka, ikionyesha faida yao ikilinganishwa na jenereta za kawaida za joto na hata baadhi ya vituo vya data kutokana na ukosefu wao wa majukumu ya hesabu yanayohitaji usahihi wa wakati.

3. Utafiti wa Kesi: Gridi ya ERCOT Texas

Mfumo wa kinadharia unatumika kwa kutumia data halisi kutoka kwa soko la ERCOT.

Picha ya Soko la Huduma za Ziada la ERCOT 2022

  • Bei ya Uwezo wa Reg-Up (Wastani): $21.67/MW
  • Bei ya Uwezo wa Reg-Down (Wastani): $8.46/MW
  • Uwezo wa Reg-Up Ulionunuliwa: 359 MW
  • Kiwango cha Kutumika kwa Reg-Up: 16%

3.1. Data na Mazingira ya Soko

Data ya kihistoria kuhusu bei za huduma za ziada za ERCOT (Reg-Up, Reg-Down, Huduma ya Akiba ya Kukabiliana - RRS, Huduma ya Akiba Isiyozunguka - NSRS) na viwango vya utumiaji vinatumika. Karatasi inabainisha viwango vya chini vya utumiaji kwa RRS na NSRS (≈0%), ikilinganisha na utumiaji amilifu wa huduma za udhibiti.

3.2. Uchambuzi wa Faida

Uchambuzi huu unabainisha hali ambazo kutoa udhibiti wa mzunguko huko Texas ni yenye faida kwa wachimbaji. Inachunguza usawazisho kati ya mapato ya uchimbaji yaliyopotea wakati wa kupunguza mzigo na fidia inayopokelewa kutoka kwa mwendeshaji wa gridi.

3.3. Matokeo ya Uigaji wa Mabadiliko ya Papo hapo

Uigaji wa kiwango cha mabadiliko ya papo hapo kwenye muundo wa gridi ya Texas unaonyesha ushindani wa vifaa vya uchimbaji katika kutoa majibu ya haraka ya mzunguko, na kuthibitisha uwezo wao wa kiufundi wa kuunga mkono utulivu wa gridi wakati wa misukosuko.

4. Ufahamu Muhimu & Uchambuzi wa Kulinganisha

Uchambuzi wa Mtaalamu wa Sekta

Ufahamu Mkuu: Karatasi hii sio tu kuhusu majibu ya mahitaji; ni mpango wa kufanya pesa kutokana na ushirikina wa gridi. Uchimbaji wa sarafu za kripto, ambao mara nyingi hulaumiwa kama mtiririko wa nishati safi, unarekebishwa kuwa mali inayoweza kuwa na sifa bora za majibu. Ufahamu halisi ni uundaji wa mfano wa mtiririko wa mapato mara mbili ambapo wachimbaji hupata faida kati ya masoko ya kripto na masoko ya huduma za gridi.

Mtiririko wa Mantiki: Hoja inaendelea kwa uwazi: anzisha hitaji la gridi la kubadilika haraka → tambua sifa za kipekee za kiufundi za uchimbaji wa kripto (kasi, mzigo usio muhimu) → unda mfano wa kiuchumi kuthibitisha faida → thibitisha kwa data halisi ya ERCOT. Matumizi ya Dhoruba ya Theluji ya Elliot (2022) kama jaribio la asili ambapo wachimbaji walitoa kupunguzwa kwa mzigo wa 1,475 MW ni uthibitisho wenye nguvu wa ulimwengu halisi.

Nguvu na Kasoro: Nguvu iko katika mbinu yake halisi, inayotokana na data kwa kutumia bei halisi za soko, ikipita zaidi ya uvumi wa kinadharia. Hata hivyo, kasoro kubwa ni mwelekeo wake mwembamba kwenye uwezekano wa kiuchumi kwa mchimbaji, na kina kidogo kuhusu athari ya kimfumo kwa gridi. Je, kuhimiza mzigo huu kunaunda hamu ya kupotosha kwa uchimbaji unaotumia nishati nyingi zaidi? Pia inapita juu ya vikwazo vya udhibiti na muundo wa soko. Muundo wa kipekee wa soko la nishati pekee la ERCOT hauwezi kuhamishwa moja kwa moja kwenye masoko ya uwezo au huduma zilizodhibitiwa, jambo lililosisitizwa na utafiti kutoka kwa Taasisi ya Kitaifa ya Nishati Mbadala (NREL) kuhusu muundo wa soko kwa rasilimali zilizosambazwa.

Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa: Kwa waendeshaji wa gridi: Tenga vipimo vya bidhaa za majibu ya mahitaji ya haraka ambavyo wachimbaji wa kripto wanaweza kufuzu. Kwa wachimbaji: Tumia mfumo wa maamuzi wa karatasi hii kuunda algorithm ya zabuni ya wakati halisi. Kwa wanaounda sera: Fikiria kuunda darasa la mali tofauti au mahitaji ya utendaji kwa "Majibu ya Mahitaji ya Haraka Sana" ili kuthamini na kuunganisha rasilimali hii ipasavyo, wakati huo huo kuweka vigezo vya uendelevu ili kuepuka kuziba mizigo yenye wino wa kaboni nyingi. Mfano hapa unafanana na jukumu la uhifadhi wa betri katika udhibiti wa mzunguko, kama ilivyochambuliwa katika masomo kama vile "Uwezekano wa kiuchumi wa uhifadhi wa betri kwa matumizi ya gridi", lakini kwa mienendo tofauti ya gharama na uendelevu.

5. Maelezo ya Kiufundi & Mfumo wa Hisabati

Mfano mkuu wa kiuchumi unaweza kuwakilishwa na utendakazi wa kuongeza faida. Faida ya jumla $Π$ kwa kituo cha uchimbaji kwa kipindi fulani ni utendakazi wa mapato kutoka kwa uchimbaji na huduma za gridi, ukiondoa gharama.

Utendakazi wa Faida:

$Π = R_{crypto} + R_{grid} - C_{electricity}$

Ambapo:

  • $R_{crypto} = f(P_{coin}, H(t), η)$ ni mapato ya uchimbaji wa sarafu za kripto, yanayotegemea bei ya sarafu $P_{coin}$, kiwango cha hash $H(t)$, na ufanisi wa uchimbaji $η$.
  • $R_{grid} = \int (\lambda_{reg}(t) \cdot P_{reg}(t)) \, dt$ ni mapato kutoka kwa kutoa udhibiti, ambapo $\lambda_{reg}(t)$ ni bei ya soko la udhibiti na $P_{reg}(t)$ ni nguvu iliyojitolea kwa udhibiti.
  • $C_{electricity} = \int (\lambda_{elec}(t) \cdot P_{load}(t)) \, dt$ ni gharama ya umeme, na $\lambda_{elec}(t)$ kama bei ya umeme ya wakati halisi na $P_{load}(t)$ kama mzigo wa jumla wa kituo.

Tofauti muhimu ya maamuzi ni mgawo wa uwezo wa nguvu wa kituo $P_{max}$ kati ya mzigo wa msingi wa uchimbaji $P_{mine}$ na uwezo wa udhibiti $P_{reg}$: $P_{max} \geq P_{mine} + P_{reg}$. Wakati wa ishara ya udhibiti "Up" (gridi inahitaji nguvu kidogo), mchimbaji lazima apunguze mzigo chini ya $P_{mine}$, na kukataa mapato ya uchimbaji. Uboreshaji hupata $P_{reg}$ ambayo inaongeza $Π$ kwa kuzingatia bei zilizotabiriwa.

6. Mfumo wa Uchambuzi: Kesi ya Mfano

Hali: Kituo cha uchimbaji cha Bitcoin cha 100 MW katika ERCOT kinatathmini ushiriki katika huduma ya Reg-Up kwa kipindi cha saa 4.

Vingizo:

  • Uwezo wa Nguvu wa Kituo: 100 MW
  • Bei ya Wastani ya Umeme: $50/MWh
  • Bei ya Wastani ya Uwezo wa Reg-Up: $22/MW
  • Kiwango cha Kutumika kwa Reg-Up Kilichokadiriwa: 16%
  • Mapato ya Uchimbaji kwa Kila MWh Iliyotumiwa: $65 (baada ya ada ya dimbwi, kulingana na bei maalum ya Bitcoin na kiwango cha hash)

Uchambuzi wa Maamuzi (Uliorahisishwa):

  1. Chaguo A (Uchimbaji Pekee): Fanya kazi kwa uchimbaji wa 100 MW.
    Mapato = 100 MW * 4h * $65/MWh = $26,000
    Gharama = 100 MW * 4h * $50/MWh = $20,000
    Faida = $6,000
  2. Chaguo B (Toa Reg-Up ya 20 MW): Weka uchimbaji wa msingi kwa 80 MW, jitolea 20 MW kwa Reg-Up.
    Mapato ya Uchimbaji = 80 MW * 4h * $65/MWh = $20,800
    Mapato ya Uwezo wa Reg-Up = 20 MW * $22/MW * 4h = $1,760
    Mapato ya Nishati ya Kutumika kwa Reg-Up (wakati wa kuitwa): 20 MW * 16% utumiaji * 4h * $[Bei ya Nishati wakati wa tukio] (fikiria $60/MWh) ≈ $76.80
    Mapato ya Jumla ≈ $22,636.80
    Gharama ya Umeme: (80 MW msingi + marekebisho ya uwezekano wa utumiaji) ≈ 80 MW * 4h * $50/MWh = $16,000
    Faida ≈ $6,636.80

Hitimisho: Katika mfano huu uliorahisishwa, kutoa udhibiti huongeza faida kwa takriban 10.6%, na kuonyesha faida inayoweza kutokea ya kiuchumi. Kiwango bora cha kujitolea (20 MW hapa) kinapatikana kwa kutatua utendakazi wa kuongeza faida katika Sehemu ya 5.

7. Matumizi ya Baadaye & Mwelekeo

  • Zaidi ya Udhibiti wa Mzunguko: Matumizi kwa huduma zingine za ziada kama usaidizi wa voltage, inertia ya sintetiki, na bidhaa za kupanda katika gridi zenye kuingilia kwa juu sana kwa nishati mbadala.
  • Mifumo ya Mseto: Ujumuishaji wa vifaa vya uchimbaji na uzalishaji wa nishati mbadala mahali pamoja (solar, upepo) na/au uhifadhi wa betri ili kuunda "Vituo vya Nishati-Data" vinavyostahimili na kuunga mkono gridi ambavyo vinaweza kutengwa wakati wa kukatika kwa umeme.
  • Uthibitisho wa Hisa & Mbinu Zingine za Makubaliano: Kuchunguza kubadilika kwa vituo vya data vinavyotekeleza uthibitisho wa Hisa au mizigo ya mafunzo ya AI, ambayo inaweza kuwa na muundo tofauti wa kukatizwa.
  • Uanzishaji wa Viwango & Muundo wa Soko: Maendeleo ya viwango vya sekta kwa mawasiliano, telemetri, na uthibitisho wa utendaji (sawa na IEEE 1547 kwa vigeuzi) ili kuwezesha ushiriki unaoweza kupimika wa mizigo ya hesabu inayobadilika.
  • Mikataba Iliyounganishwa na Uendelevu: Kuunganisha ushiriki wa huduma za gridi na mahitaji ya ununuzi wa nishati isiyo na kaboni, na kugeuza mzigo wa nishati nyingi kuwa kichocheo cha uwekezaji wa nishati mbadala, dhana iliyochunguzwa na mashirika kama vile Mpango wa Nishati wa MIT.

8. Marejeo

  1. Xie, L., et al. (2020). Wind Integration in Power Systems: Operational Challenges and Solutions. Proceedings of the IEEE.
  2. Kirby, B. J. (2007). Frequency Regulation Basics and Trends. Oak Ridge National Laboratory.
  3. ERCOT. (2023). 2022 Annual Report on Ancillary Services.
  4. Ghamkhari, M., & Mohsenian-Rad, H. (2013). Optimal Integration of Renewable Energy and Flexible Data Centers in Smart Grid. IEEE Transactions on Smart Grid.
  5. Goodkind, A. L., et al. (2020). Cryptocurrency Mining and its Environmental Impact. Energy Research & Social Science.
  6. National Renewable Energy Laboratory (NREL). (2021). Market Designs for High Penetrations of Distributed Energy Resources.
  7. Zhou, Y., et al. (2022). Economic Viability of Battery Storage for Frequency Regulation: A Review. Applied Energy.
  8. MIT Energy Initiative. (2022). Flexible Demand for Decarbonized Energy Systems.